1939年2月10日率部设伏冀南威县香城固，全歼日军第十师团第40联队的1个加强中队，毙大队长以下200余人，生俘8人。1939年3月7日率部返回太行。1939年4月3日率部与兄弟部队，在黎城县上赵村接受朱德总司令检阅。
1940年1月19日奉命率386旅主力及18集团军总部特务团进入太岳区，同薄一波同志率领的决死一纵队会师，统一指挥该区八路军、决死队，迎击蒋阎军的进攻。1940年5月成立大岳军区，任军区司令员。1940年5月5日率太岳军区部队协同太行军区部队发起白晋战役，至1940年5月8日胜利结束，共歼日军350余人，彻底破坏铁路百余里，毁大小桥梁50余座。1940年7月9日奉令率部反击阎锡山军陈长捷部向太岳区安泽县晋家山的进犯，歼其2400余人。1940年8月至9月上旬率领太岳军区部队破击正太铁路西段、横扫寿阳至榆次间100多里的铁路沿线，予敌以沉重打击。继于9月2日又率部在昔阳县卷峪沟地区，与由榆社、太谷等地出犯日军激战；9月6日在和顺县双峰歼日军1个大队。1940年9月22日刘伯承师长签发《129师基本命令——关于榆辽战役计划》。23日至25日，率部强攻榆社县城，全歼守敌。敌在榆社放毒瓦斯，身临火线，中毒数次。1940年9月30日率部协同385旅在榆社红崖头、关家垴地区将由武乡东援之敌600余人包围。激战2日，歼敌300余人。1940年10月30日率部协同兄弟部队在武乡关家垴将日军岗崎大队500余人包围。歼敌400余人。在战斗中，772团第1连多次出击与敌进行反复肉搏，最后伤亡仅剩3人，仍坚持战斗。在总攻时，所属部队协同友邻向关家垴阵地之敌连续攻击18次，与敌反复肉搏多次，表现了前赴后继、英勇顽强的战斗气概。
1941年3月敌人开始在华北推行“治安强化”运动，进一步实行军事、经济、文化、特务“总力战”，经常对解放区大举扫荡。1941年5月19日奉命率部向洪洞北侧同蒲铁路侧击，以配合晋南友军作战。1941年8月奉集总命令，以386旅、决死一纵队、212旅及决死二、三纵队一部组成太岳纵队，任纵队司令员兼军区司令员。1941年8月6日奉命组成太岳南进支队，开辟岳南抗日根据地。1941年9月晋冀鲁豫边区政府成立后，设立太岳行政公署。1941年10月3日日伪军3万余人，对太岳北部进行“铁壁合围”大扫荡。根据军区指示，率领太岳军民以游击战困扰敌人，将主力适时转到外线，乘敌疲惫懈怠，在安泽县疙瘩沟、沁源县将军沟，连续予敌以痛击。
1942年10月敌占沁源。1942年12月，指挥部队一部配合民兵围困沁源。
1943年6月，亲自到沁源围困斗争前线视察，并向参加围困斗争的军民提出“1天杀1个鬼子”的战斗号召。1943年9月，听取了围困斗争情况的汇报，并作了坚持围困斗争到底的指示。这次围困直至1945年4月11日，坚持战斗30个月，沁源宣告解放。
1943年11月离太岳区前往延安。1943年12月进延安中央党校学习。
1945年4月参加党的第7次全国代表大会，当选为候补中央委员。1945年8月10日日本宣告无条件投降。1945年8月25日，由延安飞抵太行，随即返部。1945年9月7日，太岳区红军主力组成晋冀鲁豫野战军太岳纵队，任纵队司令员。1945年9月7日太岳区我军主力组成晋冀鲁豫野战军太岳纵队，任纵队司令员。1945年9月10日至1945年10月12日率部参加上党战役。太岳纵队共歼敌1万4千余人，活捉阎军第19军军长史泽波，炮兵司令胡三余等将官多人。1945年10月17日根据晋冀鲁豫军区命令，太岳军区主力部队组编为第四纵队，任纵队司令员。
1946年2月14日，打击第13集团军进犯侯马，迫使第13集团军总司令王靖国签订晋南停战协议。1946年2月至6月作为太岳部队代表，前去临汾、太原参加军事调处执行小组工作。1946年7月胡宗南部大举进犯晋南，率部于13日至16日在闻喜、夏县地区歼敌第311旅并予敌第167旅以歼灭性打击。1946年8月9日至9月1日斩断同蒲中段，歼敌第319师、第619师等部1万2千余人，解放5座县城。1946年9月3日，晋冀鲁豫军区政治部通令嘉奖太岳纵队在同蒲作战中英勇善战，纪律严明。1946年9月22日至24日在临汾、浮山间歼蒋军胡宗南部精锐部队。25日，中央军委向全军各部队首长发出《关于陈赓纵队作战胜利通报》，高度评价这次胜利的重要意义和陈赓卓越的军事指挥艺术；26日，延安《解放日报》发表《向太岳纵队致敬》社论；29日，晋冀鲁豫军区嘉奖太岳纵队临浮战役歼敌第1旅的胜利。以后，刘伯承司令员在1次晋冀鲁豫边区级干部会议上所作关于自卫战争形势的报告中说：“同蒲打得很好，中央夸奖说是出乎意料之外。”1946年11月至次年1月率部策应保卫延安，配合晋绥部队进军吕梁地区。11月24日至1月3日发起晋西南战役，解放城镇30余处，歼敌万余人；1月17日至29日发起汾孝战役，又歼敌1万6千余人。
1947年4月4日至5月12日指挥第4纵队与太岳军区部队发起晋南反攻作战，歼敌1万8千余人，攻克县城22座。1947年7月前赴陕北参加中央军委召开的小河会议。1947年7月23日毛泽东主席令刘邓野战军主力跃进大别山；陈赓兵团挺进豫陕鄂；华东野战军主力挺进陇海路，进至豫皖苏地区。遂由第4纵队和晋冀鲁豫野战军第九纵队、第318军组成陈赓兵团。1947年7月27日中央电示陈赓兵团组织前委，以陈赓为书记。1947年8月2日-8月3日，率部分由平陆茅津渡及济源官渡、青河口横渡黄河天险，截断陇海铁路。1947年10月下旬，歼敌3万余人，解放县城15座。1947年9月13日中央军委电贺陈赓兵团歼敌新1旅及攻克卢氏等城的胜利。1947年10月29日率部发起伏牛东麓战役，解放县城十座。1947年11月29日豫陕鄂边区行政公署成立。1947年12月13日至12月30日率部配合华东野战军一部出击平汉线，解放县城23座，歼敌2万余名。陈赓兵团歼敌1万余名，破坏铁路400余里。12月12月21日中共中央电贺平汉、陇海大捷。
1948年1月25日在叶县的旧县镇主持召开兵团前委扩大会议，总结5个月以来的工作。讨论了根据地建设和新式整军等问题。1948年3月14日率部协同华野一部解放古都洛阳。1948年3月15日中共中央电贺解放洛阳。1948年4月5日率部再克洛阳。5月指挥所部及兄弟部队发起宛西战役；协同兄弟部队发起宛东战役。1948年6月12日中共中央电贺宛西、宛东、江汉3次大捷。1948年8月23日南征，兵团共作战245次，歼敌11万余人，解放城市511座，解放人口近千万，建立了豫陕鄂解放区。1948年10月22日率部协同兄弟部队解放郑州。1948年10月23日中共中央电贺郑州解放。1948年11月7日率部参加淮海战役。在战役第2阶段，协同兄弟部队歼敌第12兵团12万人。
1949年1月24日赴商邱参加中原局会议。1949年2月7日任第2野战军第4兵团司令员兼政治委员。1949年2月11日在兵团召开的团以上干部会议上，传达中原局关于目前形势和任务的报告。1949年2月14日第二野战军第四兵团在漯河宣告成立。1949年4月21日率部在九江以东突破敌军江防，进入江西，福建。1949年5月22日指挥所部解放南昌。1949年6月23日赴南京参加总前委会议。1949年7月17日中央军委指示，第四兵团及十五兵团由陈赓率领，经赣州南进，占领广州。1949年9月14日在赣州主持召开兵团党委扩大会议。1949年10月14日指挥第4兵团协同15兵团解放广州；1949年10月26日指挥所部在阳江、阳春地区歼灭广州逃敌4万多名。1949年10月21日抵广州。1949年11月至12月率部陈兵雷州半岛，截断敌人逃往海南岛退路；参加粤桂边大围歼战，协同第四野战军全歼敌华中长官公署直属队和三个兵团部，12个军，25个整师及另外两个兵团部、十个师的大部，共计16万7千9百余人，第4兵团在此战役中歼敌7万余人。 …
